油泥產(chǎn)生特性及處理處置技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
在石油開采、運(yùn)輸、冶煉、儲(chǔ)存以及精煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥。油泥基本組成包括各種石油烴組成的復(fù)合乳化劑、水、重金屬、泥沙以及各種化學(xué)藥劑殘留等。油泥中含有相當(dāng)數(shù)量的原油，由于我國(guó)對(duì)油泥處置的研究較西方發(fā)達(dá) 起步較晚，處理處置技術(shù)比較落后，現(xiàn)有處理設(shè)施處理能力不足，油泥大都以簡(jiǎn)單堆放或填埋的形式儲(chǔ)存，造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)油泥中有害組分在長(zhǎng)期堆存的過程中也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。油泥中含有的硫化物、苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭、有毒、有害物質(zhì)，具有致癌、致畸、致突變作用的某些烴類物質(zhì)，嚴(yán)重危害人類身體健康。因此，油田含油污泥已被列為危險(xiǎn)固體廢棄物（HW08），納入危險(xiǎn)廢物管理體系。
油泥處理一直是困擾石油工業(yè)發(fā)展的難題，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、適用性廣的油泥無(wú)害化和資源化處置技術(shù)一直是各國(guó)學(xué)者研究的重點(diǎn)。本文著重介紹了油泥的來(lái)源、組成特性、處理處置技術(shù)等幾個(gè)方面，并討論了未來(lái)油泥處理技術(shù)的發(fā)展方向。
1 油泥來(lái)源及特性
1.1 油泥來(lái)源及產(chǎn)生排放情況
油泥是在原油開采、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及原油冶煉過程中產(chǎn)生的粘稠狀的黑色固體或半固體混合物。按照其產(chǎn)生來(lái)源的不同，油泥可分為落地油泥、罐底油泥以及煉廠油泥。
在油田勘探過程中產(chǎn)生的含油泥漿、拆油井過程以及事故溢油等與周圍土壤混合產(chǎn)生的油泥混合物稱為落地油泥。罐底油泥則主要是原油在儲(chǔ)油罐儲(chǔ)存過程中少量機(jī)械雜質(zhì)、沙粒、泥土重金屬等物質(zhì)經(jīng)過自然沉降沉積在罐底部形成的。煉廠油泥則是原油在精煉過程中產(chǎn)生的含油廢水在處理過程中產(chǎn)生的，主要有隔油池底泥，浮選池浮渣和剩余活性污泥，簡(jiǎn)稱三泥。
目前，我國(guó)油泥的產(chǎn)生量還未有全面的統(tǒng)計(jì)分析，但其產(chǎn)生數(shù)量巨大。調(diào)查資料顯示，河南油田每年產(chǎn)生約1.8×104t油泥，大慶地區(qū)污油泥砂累計(jì)達(dá)到500×104m3；遼河油田含油污泥存放量約20×104t，并且還以每年5×104t左右的速度在遞增，對(duì)周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。
一般儲(chǔ)油罐含油底泥約占整個(gè)儲(chǔ)油罐儲(chǔ)油體積的1%～2.2%，清罐周期一般為3～5年，隨著我國(guó)石油開采量的不斷增加及 戰(zhàn)略性儲(chǔ)油的不斷加大，罐底油泥產(chǎn)生量將不斷增加，十五末我國(guó)的儲(chǔ)油量已達(dá)到6000×104t，以五年的清罐周期的話，則每年產(chǎn)生的罐底油泥就高達(dá)10～44萬(wàn)噸。落地油泥產(chǎn)生量也相當(dāng)巨大，一般落地油泥約占整個(gè)石油產(chǎn)量的2‰，2010年我國(guó)的原油產(chǎn)量已突破2億噸，落地原油的產(chǎn)生量可達(dá)40萬(wàn)t，加之煉油廠含油污水處理產(chǎn)生的三泥以及各種突發(fā)事故溢油等，我國(guó)年產(chǎn)油泥量可達(dá)百萬(wàn)噸以上。產(chǎn)生的油泥由于處理能力的限制，多以簡(jiǎn)單堆存的形式存放。
1.2 油泥的特性
油泥的來(lái)源不同，其組成特性不同。一般含油污泥密度大于水，粘度大，粘附性強(qiáng)，呈粘稠狀黑色半流體，由水、油、泥渣以及其他化學(xué)物質(zhì)組成，屬多相體系，由水包油、油包水及懸浮固體組成，乳化現(xiàn)象嚴(yán)重。不同來(lái)源的油泥組成及特性如下表所示：
油泥類型 | 性質(zhì)及特性 |
落地油泥 | 含油率一般為10%～30%，密度為1.5～1.8t/m3，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，組成中除泥土、砂石外還含有其他固體廢棄物 |
罐底油泥 | 一般含有25%的水和5%的無(wú)機(jī)物，其余70%為碳?xì)浠衔铮ㄆ渲袨r青質(zhì)7.8%，蠟質(zhì)6.0%，灰分4.8%）回收利用價(jià)值大 |
煉廠油泥 | 一般是由水包油、油包水及懸浮固體組成的穩(wěn)定懸浮乳狀體系，還包括生產(chǎn)過程中添加的水處理劑：脫水效果差，污泥成分和物性差別大，含油率差異較大，部分具有回收利用價(jià)值 |
由上表可以看出，含油污泥主要組成為油、水、泥以及在開采、運(yùn)輸、煉制過程中添加的各種化學(xué)藥劑。罐底油泥的組成變化范圍較大，平均約含25%的水和5%的無(wú)機(jī)沉淀物，如泥沙等，剩余的70%為碳?xì)浠衔?，其中瀝青質(zhì)占7.8%，石蠟占6%，污泥灰分含量為4.8%。美國(guó)曾對(duì)不同煉廠的31座儲(chǔ)罐的油泥進(jìn)行了分析與統(tǒng)計(jì)，油泥中的油、水和灰分的含量范圍分別在1.3%～95%、5%～98%和0%～55.3%之間。罐底油泥的組成差異受多方面的影響：
（1）儲(chǔ)存原油的油品不同，油泥沉積量不同。一般輕質(zhì)儲(chǔ)油罐或低硫原油油泥產(chǎn)生量低，石蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)含量低，含水率高，而重質(zhì)油或高硫原油儲(chǔ)油罐油泥產(chǎn)生量高，石蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高。
（2）清罐周期也會(huì)對(duì)油泥組成產(chǎn)生影響，一般清罐周期越長(zhǎng)，油泥含沙量越高。落地油泥的產(chǎn)生與油田所處的區(qū)域以及油田開采的年限而不同，一般沙漠油田如我國(guó)的新疆油田同以平原黃土為主的勝利油田相比，油泥含沙量明顯偏高，此處油田在開采過程中，采出的油的含水率及含砂率明顯增高，從而導(dǎo)致含油污泥的這部分含量也相應(yīng)偏高；此外，落地油泥在長(zhǎng)期堆存過程中，經(jīng)風(fēng)吹日曬，油泥中輕質(zhì)組分含量會(huì)減少，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等組分會(huì)升高，從而導(dǎo)致破乳越困難。而煉廠油泥組成則受煉廠煉化工藝及技術(shù)水平以及含油廢水處理工藝不同組成差異明顯。此外，油泥中的重金屬種類及含量也隨油泥來(lái)源以及煉廠工藝水平差異顯著，常見的重金屬主要有鋅、鉛、銅、鎳、鉻。
2 油泥處理技術(shù)
源頭削減、回收再利用以及無(wú)害化處置是目前油泥處理的主要策略。源頭削減主要是為減少油泥的產(chǎn)生量，主要集中在石油開采、冶煉等工藝條件的改善上，而回收再利用以及無(wú)害化處置則主要集中在已產(chǎn)生的油泥處理上。目前，發(fā)展較為成熟的油泥處理技術(shù)主要可分為油泥資源化技術(shù)和無(wú)害化技術(shù)。
2.1 油泥資源化技術(shù)
油泥資源化技術(shù)主要以回收原油為目的，在維持良好環(huán)境效益的同時(shí)，較大化的實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前發(fā)展成熟的資源化技術(shù)主要有溶劑萃取法、化學(xué)調(diào)質(zhì)-機(jī)械分法、熱化學(xué)法、熱水洗法等。近年來(lái)一些新工藝新方法也得到大量研究，主要包括凍融法、微波消解法、超聲波消解法、電動(dòng)學(xué)法等。
油泥資源化技術(shù)主要適用于含油率高，泥沙含量低的油泥。通過資源化技術(shù)處理油泥回收了大量原油，實(shí)現(xiàn)了油泥的資源化，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是該技術(shù)的殘留底渣仍然含有相當(dāng)含量的原油，仍然對(duì)環(huán)境具有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，仍需進(jìn)行深度的處理。
2.2 油泥無(wú)害化處置技術(shù)
由于通過資源化處理的剩余泥渣中往往仍含有低濃度的原油殘留，達(dá)不到相應(yīng)的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境仍含有一定的危害性，因此需對(duì)油泥進(jìn)行深度無(wú)害化處理。油泥無(wú)害化處置技術(shù)主要以實(shí)現(xiàn)油泥的處置為目的，盡量降低油泥對(duì)環(huán)境的危害。主要技術(shù)有固化法、脫水焚燒法及安全填埋法以及生物處理技術(shù)（地耕法、堆肥法和生物反應(yīng)器技術(shù)）。
2.2.1 固化法
固化法是將含油污泥固化或包容在惰性固化機(jī)料中的一直無(wú)害化技術(shù)，以便于油泥的運(yùn)輸、處理及利用。這種處理方法能夠較大程度地減少含油污泥中的有害離子和有機(jī)物對(duì)土壤的侵蝕和瀝濾，從而減少對(duì)環(huán)境的影響和危害。但這一技術(shù)存在明顯的缺陷是不能回收油類物質(zhì)，而且占用大量土地，適用于處理含油量低、泥沙含量高的油泥。目前研究將固化好的油泥用作建筑類型材、鋪路等從而實(shí)現(xiàn)油泥的資源化利用。
2.2.2 脫水焚燒法
焚燒技術(shù)是將污泥進(jìn)行熱分解，經(jīng)氧化使污泥變成體積小、毒性小的爐渣。該法對(duì)原料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，廢物減容效果較好，但它的能耗高，設(shè)備投資大，存在產(chǎn)生粉塵、SO2等二次污染的可能。目前在我國(guó)絕大多數(shù)煉油廠對(duì)污水處理場(chǎng)污泥的處理方法是濃縮、脫水、焚燒。
2.2.3 安全填埋法
安全填埋法一般適用于物理化學(xué)方法處理后產(chǎn)生的低含油量的底渣，在采用安全填埋法處理前，底渣的浸出毒性要符合安全填埋場(chǎng)的入場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.4 生物降解技術(shù)
含油污泥生物降解技術(shù)具有節(jié)約能源、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，目前受到國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注和重視。含油污泥的特征污染物是石油烴類在自然條件下石油烴類可發(fā)生生物降解而達(dá)到逐漸自凈，但降解過程非常緩慢，若能優(yōu)化某些環(huán)境條件則可大大提高烴類的生物降解速度。目前比較流行的生物降解技術(shù)有地耕法、堆肥處理法及生物反應(yīng)器法。
生物處理技術(shù)雖然具有節(jié)約資源、運(yùn)行費(fèi)用低、投資省等優(yōu)點(diǎn)，但地耕法占地面積大、增加土壤烴類含量、重金屬超標(biāo)等不利因素，堆肥法堆肥產(chǎn)物重金屬超標(biāo)不能用于農(nóng)業(yè)肥料、生物反應(yīng)器法高效降解菌篩選困難等原因，因此我國(guó)當(dāng)前采用生物法處理含油污泥的應(yīng)用很少見，多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
3 油泥處置技術(shù)展望
油泥的產(chǎn)生是石化企業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免的問題。由于油泥的毒性以及環(huán)境潛在的危害，必須對(duì)油泥進(jìn)行高效的處理。目前國(guó)內(nèi)外已發(fā)展了多種油泥處置技術(shù)并應(yīng)用于工程實(shí)踐中，取得了良好的效果。但是由于油泥來(lái)源及組成差異巨大，單獨(dú)一種技術(shù)很難滿足處理的需要，一些處理技術(shù)可以滿足原油回收的效果，但可能會(huì)存在單位運(yùn)行成本高或者大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用存在障礙等。生物堆肥及反應(yīng)器技術(shù)雖然有很強(qiáng)的適應(yīng)性并且能明顯降低處理費(fèi)用，但是存在處理時(shí)間長(zhǎng)等問題。
此外，當(dāng)前的研究多集中在盡量回收原油或者較大化的去除PHCs，原油回收后剩余物質(zhì)可能毒性會(huì)更強(qiáng)，會(huì)加大油泥處置的難度。因此，油泥技術(shù)的選擇應(yīng)以認(rèn)清油泥組成及特性為前提，以實(shí)現(xiàn)油泥的綜合利用為目的。但是目前還沒有一種技術(shù)能夠達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又高效同時(shí)又可以適用于各種特性的油泥。鑒于此，采用多種技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用可能會(huì)達(dá)到更好的處理效果，比如將超聲波與溶劑萃取技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用、Fenton氧化法與固化/穩(wěn)定化等技術(shù)聯(lián)合使用可大大提高處理效果。但是關(guān)于這方面的研究還很少有應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)，隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格和完善，以及石油資源化的日趨枯竭，采用聯(lián)合技術(shù)處理含油污泥將是未來(lái)油泥處理研究的趨勢(shì)。
